Galen - Crazing

En Song-dynasti Celadon- vas med galen glasyr
En nära sikt av keramiskt glasyrgalning

Crazing är fenomenet som producerar ett nätverk av fina sprickor på ytan av ett material, till exempel i ett glasyrlager . Krackning föregår ofta brott i vissa glasiga termoplastiska polymerer . Eftersom det bara sker under dragspänning, motsvarar krakningsplanet spänningsriktningen. Effekten skiljs synligt från andra typer av fin sprickbildning eftersom krackningsområdet har olika brytningsindex från omgivande material. Krackning sker i områden med hög hydrostatisk spänning, eller i regioner med mycket lokal utbyte , vilket leder till bildandet av interpenetrerande mikrovider och små fibriller . Om en applicerad dragbelastning är tillräcklig förlänger dessa broar och går sönder, vilket gör att mikroventilerna växer och sammanfaller; när microvoids sammanfaller, börjar sprickor att bildas.

Polymerer

Krackning sker i polymerer, eftersom materialet hålls samman av en kombination av svagare Van der Waals-krafter och starkare kovalenta bindningar . Tillräcklig lokal stress övervinner Van der Waals-styrkan, vilket möjliggör ett smalt gap. När slaken väl har tagits ut ur ryggradskedjan hindrar kovalenta bindningar som håller kedjan ihop ytterligare en utvidgning av klyftan. Bristerna i en vurm är mikroskopiska. Crazes kan ses eftersom ljus reflekteras från ytorna på luckorna. Gapet är överbryggat av fint filament som kallas fibriller, som är molekyler i den sträckta ryggradskedjan. Fibrillerna har bara några nanometer i diameter och kan inte ses med ett ljusmikroskop utan är synliga med ett elektronmikroskop.

Tjockleksprofilen för en krackning är som en sömnål: krackans yttersta spets kan vara så tunn som flera atomer. När avståndet från spetsen ökar tenderar det att förtjockas gradvis med ökningshastigheten minskande med avståndet. Därför har tillväxten av galning ett kritiskt avstånd från spetsen. Olyckans öppningsvinkel ligger mellan 2 ° och 10 °. Gränsen mellan krackelering och omgivande bulkpolymer är mycket skarp, vars mikrostruktur kan skalas ner till 20Å eller mindre, vilket innebär att den endast kan observeras med elektronmikroskopi.

En vurm skiljer sig från en spricka genom att den inte kan kännas på ytan och den kan fortsätta att stödja en belastning. Dessutom ökar förfarandet enligt vurm tillväxt före krackning absorberar brottenergi och effektivt den brottseghet för en polymer. Den initiala energiabsorptionen per kvadratmeter i en vurmregion har visat sig vara upp till flera hundra gånger den för den icke-betrade regionen, men minskar snabbt och planar ut. Crazes bildas i mycket stressade regioner associerade med repor, brister, stresskoncentrationer och molekylära inhomogeniteter. Crazes sprids vanligtvis vinkelrätt mot den applicerade spänningen. Krackning sker mestadels i amorfa, spröda polymerer som polystyren (PS), akryl (PMMA) och polykarbonat ; det kännetecknas av en blekning av den galna regionen. Den vita färgen orsakas av ljusspridning från galna.

Produktionen av krackelering är en reversibel process, efter applicerad kompressionsspänning eller förhöjd temperatur (högre än glastransformationstemperaturen) kan den försvinna och materialen kommer att återgå till optiskt homogent tillstånd.

Skjuvband är det smala området med hög skjuvningsnivå från lokal stammjukning; det är också mycket vanligt vid deformation av termoplastiska material. En av de viktigaste skillnaderna mellan krackelering och skjuvning är att krackning sker med en volymökning, vilket skjuvband inte gör. Detta innebär att många av dessa spröda, amorfa polymerer under kompression kommer att skjuva band snarare än att gala, eftersom det sker en volymkontraktion istället för en ökning. Dessutom, när krackelering inträffar, kommer man vanligtvis inte att observera "nackning" eller koncentration av kraft på en plats i ett material. Snarare kommer krackelering att ske homogent genom hela materialet.

Gummihärdning

Gummipartiklar används ofta för att härda termoplastiska material. Efter modifiering ökar förmågan att absorbera energi avsevärt. För vissa spröda plastmaterial kan de till och med genomgå spröd-duktil transformation. Tidigare betraktades gummipartiklarna som den främsta bidragsgivaren till den ökade energiabsorptionen. Det föreslogs att gummipartiklar skulle samlas runt sprickspetsar under spänning och hindra tillväxten av spricka, eller sammandragningen av gummipartiklar inducerade nedgången av matrisens glastransformationstemperatur. Icke desto mindre visade experiment att den energi som absorberas av gummipartiklar endast utgjorde 10% av den totala energin, och minskningen av glastransformationstemperaturen orsakad av gummi var endast cirka 10 K, vilket inte var tillräckligt för att matrisen skulle ge vid rumstemperatur.

Schmitt och Bucknall utvecklade mekanismen för gummihärdning enligt förekomsten av spänningsblekning och skjuvning som ger när spänningen är lägre än frakturhållfastheten. De föreslog att gummipartiklarna fungerade som centrum för spänningskoncentration, och initierade därmed den spröda-duktila omvandlingen och utbytet av matrismaterialet. För att specificera sker avkastning i form av krackelering eller skjuvband, som kan konsumera en stor del av deformationsenergi.

Miljöeffekt

Krackning kan äga rum i glasiga polymerer under miljöeffekter. Det är problematiskt eftersom det kräver ett mycket lägre spänningstillstånd och ibland händer efter en lång fördröjning, vilket innebär att det är svårt att upptäcka och undvika. Till exempel är PMMA-behållare i daglig användning ganska motståndskraftiga mot fuktighet och temperatur utan några synliga defekter. Efter maskintvätt och lämnat i luft i en eller två dagar stängs de plötsligt när de är våta med gin. Under processen är den pålagda påfrestningen försumbar, men krackelering finns fortfarande på behållarna.

Det finns många teorier som försökte förklara miljöpåverkan vid bildandet av krackelering, bland annat minskning av ytenergi och mjukgöring är allmänt accepterade och väl utvecklade. För att eliminera miljön krackeleringar och sprickor, många metoder som ytbeläggning, spänningsminskning antas. På grund av miljöeffekternas medverkan, särskilt effekterna i organisk miljö, är det dock svårt att hitta en allmän lösning och ta bort effekten helt.

Konstruktion

Krackning ses också på takmembran i enkelskikt, fogtätningsmedel och på betong när god betongpraxis inte följs.

Keramik

Crazing är en glasyrfel av glasat keramik . Karaktäriseras som ett spindelvävsmönster av sprickor som tränger igenom glasyren, orsakas av dragspänningar som är större än glasyren klarar av. I keramik görs ofta en skillnad mellan krackelering, som en oavsiktlig defekt, och " knäck ", när samma fenomen, ofta starkt accentuerad, medvetet produceras. Särskilt kineserna åtnjöt de slumpmässiga effekterna av sprak och medan det i Ru ware verkar ha varit ett tolererat inslag i de flesta bitar, men inte eftersträvat, i Guan ware var en stark sprak en önskad effekt.

Odontologi

Krackning används också som ett begrepp inom odontologi för att beskriva fina sprickor i tandemaljen .

Liknelse

Rotkänslan av "galen" på engelska, som betyder "att krossa, krossa eller bryta", går tillbaka till 1300-talet. De metaforiska sinnen som är bekanta idag härrör från galen i keramik: "galen" som betyder "sjuk eller sjuklig" dateras till omkring 1570; ”Av osunt sinne”, till omkring 1610.

Referenser

externa länkar